「Clean Code in Go」シリーズの最後の記事です。 以前の部分: 「Clean Code: Functions and Error Handling in Go: From Chaos to Clarity」 Clean Code in Go (Part 2): Structures, Methods, and Composition over Inheritance 「Clean Code: Interfaces in Go - Why Small Is Beautiful」 Clean Code in Go (Part 4):パッケージアーキテクチャ、依存フロー、スケーラビリティ 原題:Why Go Competition Is Special 私は午前3時にゴロウチン漏れをデバッグし、負荷の下にのみ現れたレース条件を固定し、一つの欠落を見ました。 「メモリを共有することによってコミュニケーションしないでください、メモリをコミュニケーションすることによってコミュニケーションすることによってコミュニケーションを共有してください」 — このGoマントラは、頭に同時にプログラミングを変えました。Mutexesとセマフォーの代わりに — チャンネル。 defer 私が出会った競合ミス: Goroutine Leaks: ~40% 生産メモリの問題 共有状態のレース条件: ~35%の共通コード 欠落したコンテキストのキャンセル: ~50% のタイムアウトバグ チャンネル乱用によるデッドロック: ~25% of hanging services ミューテックスの間違った使用(値受信機): ~30%の同期バグ Go と数百万のリクエストを処理するシステムで6年間働いた後、私は、ゴロチンの適切な使用と文脈が、エレガントなソリューションと午前3時に起こった生産事故の違いであると言えるでしょう。 テーマ:ライフサイクルマネジメント 第1章 文脈のルール // RULE: context.Context is ALWAYS the first parameter func GetUser(ctx context.Context, userID string) (*User, error) { // correct } func GetUser(userID string, ctx context.Context) (*User, error) { // wrong - violates convention } キャンセル // BAD: operation cannot be cancelled func SlowOperation() (Result, error) { time.Sleep(10 * time.Second) // always waits 10 seconds return Result{}, nil } // GOOD: operation respects context func SlowOperation(ctx context.Context) (Result, error) { select { case <-time.After(10 * time.Second): return Result{}, nil case <-ctx.Done(): return Result{}, ctx.Err() } } // Usage with timeout ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second) defer cancel() result, err := SlowOperation(ctx) if err == context.DeadlineExceeded { log.Println("Operation timed out") } コンテキスト価値観:慎重に使用してください! // BAD: using context for business logic type key string const userKey key = "user" func WithUser(ctx context.Context, user *User) context.Context { return context.WithValue(ctx, userKey, user) } func GetUser(ctx context.Context) *User { return ctx.Value(userKey).(*User) // panic if no user! } // GOOD: context only for request metadata type contextKey string const ( requestIDKey contextKey = "requestID" traceIDKey contextKey = "traceID" ) func WithRequestID(ctx context.Context, requestID string) context.Context { return context.WithValue(ctx, requestIDKey, requestID) } func GetRequestID(ctx context.Context) string { if id, ok := ctx.Value(requestIDKey).(string); ok { return id } return "" } // BETTER: explicit parameter passing func ProcessOrder(ctx context.Context, user *User, order *Order) error { // user passed explicitly, not through context return nil } タグ:軽量競争 タグ: worker pool // Worker pool to limit concurrency type WorkerPool struct { workers int jobs chan Job results chan Result wg sync.WaitGroup } type Job struct { ID int Data []byte } type Result struct { JobID int Output []byte Error error } func NewWorkerPool(workers int) *WorkerPool { return &WorkerPool{ workers: workers, jobs: make(chan Job, workers*2), results: make(chan Result, workers*2), } } func (p *WorkerPool) Start(ctx context.Context) { for i := 0; i < p.workers; i++ { p.wg.Add(1) go p.worker(ctx, i) } } func (p *WorkerPool) worker(ctx context.Context, id int) { defer p.wg.Done() for { select { case job, ok := <-p.jobs: if !ok { return } result := p.processJob(job) select { case p.results <- result: case <-ctx.Done(): return } case <-ctx.Done(): return } } } func (p *WorkerPool) processJob(job Job) Result { // Process job output := bytes.ToUpper(job.Data) return Result{ JobID: job.ID, Output: output, } } func (p *WorkerPool) Submit(job Job) { p.jobs <- job } func (p *WorkerPool) Shutdown() { close(p.jobs) p.wg.Wait() close(p.results) } // Usage func main() { ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background()) defer cancel() pool := NewWorkerPool(10) pool.Start(ctx) // Submit jobs for i := 0; i < 100; i++ { pool.Submit(Job{ ID: i, Data: []byte(fmt.Sprintf("job-%d", i)), }) } // Collect results go func() { for result := range pool.results { log.Printf("Result %d: %s", result.JobID, result.Output) } }() // Graceful shutdown pool.Shutdown() } パターン: Fan-out / Fan-in // Fan-out: distribute work among goroutines func fanOut(ctx context.Context, in <-chan int, workers int) []<-chan int { outputs := make([]<-chan int, workers) for i := 0; i < workers; i++ { output := make(chan int) outputs[i] = output go func() { defer close(output) for { select { case n, ok := <-in: if !ok { return } // Heavy work result := n * n select { case output <- result: case <-ctx.Done(): return } case <-ctx.Done(): return } } }() } return outputs } // Fan-in: collect results from goroutines func fanIn(ctx context.Context, inputs ...<-chan int) <-chan int { output := make(chan int) var wg sync.WaitGroup for _, input := range inputs { wg.Add(1) go func(ch <-chan int) { defer wg.Done() for { select { case n, ok := <-ch: if !ok { return } select { case output <- n: case <-ctx.Done(): return } case <-ctx.Done(): return } } }(input) } go func() { wg.Wait() close(output) }() return output } // Usage func pipeline(ctx context.Context) { // Number generator numbers := make(chan int) go func() { defer close(numbers) for i := 1; i <= 100; i++ { select { case numbers <- i: case <-ctx.Done(): return } } }() // Fan-out to 5 workers workers := fanOut(ctx, numbers, 5) // Fan-in results results := fanIn(ctx, workers...) // Process results for result := range results { fmt.Printf("Result: %d\n", result) } } チャンネル:ファーストクラス市民 方向チャンネル // BAD: bidirectional channel everywhere func producer(ch chan int) { ch <- 42 } func consumer(ch chan int) { value := <-ch } // GOOD: restrict direction func producer(ch chan<- int) { // send-only ch <- 42 } func consumer(ch <-chan int) { // receive-only value := <-ch } // Compiler will check correct usage func main() { ch := make(chan int) go producer(ch) go consumer(ch) } 選択および非ブロック操作 // Pattern: timeout with select func RequestWithTimeout(url string, timeout time.Duration) ([]byte, error) { result := make(chan []byte, 1) errCh := make(chan error, 1) go func() { resp, err := http.Get(url) if err != nil { errCh <- err return } defer resp.Body.Close() data, err := io.ReadAll(resp.Body) if err != nil { errCh <- err return } result <- data }() select { case data := <-result: return data, nil case err := <-errCh: return nil, err case <-time.After(timeout): return nil, fmt.Errorf("request timeout after %v", timeout) } } // Non-blocking send func TrySend(ch chan<- int, value int) bool { select { case ch <- value: return true default: return false // channel full } } // Non-blocking receive func TryReceive(ch <-chan int) (int, bool) { select { case value := <-ch: return value, true default: return 0, false // channel empty } } レース条件とそれらを避ける方法 タグ:データレース // DANGEROUS: data race type Counter struct { value int } func (c *Counter) Inc() { c.value++ // NOT atomic! } func (c *Counter) Value() int { return c.value // race on read } // Check: go test -race ソリューション1:Mutex type SafeCounter struct { mu sync.RWMutex value int } func (c *SafeCounter) Inc() { c.mu.Lock() defer c.mu.Unlock() c.value++ } func (c *SafeCounter) Value() int { c.mu.RLock() defer c.mu.RUnlock() return c.value } // Pattern: protecting invariants type BankAccount struct { mu sync.Mutex balance decimal.Decimal } func (a *BankAccount) Transfer(to *BankAccount, amount decimal.Decimal) error { // Important: always lock in same order (by ID) // to avoid deadlock if a.ID() < to.ID() { a.mu.Lock() defer a.mu.Unlock() to.mu.Lock() defer to.mu.Unlock() } else { to.mu.Lock() defer to.mu.Unlock() a.mu.Lock() defer a.mu.Unlock() } if a.balance.LessThan(amount) { return ErrInsufficientFunds } a.balance = a.balance.Sub(amount) to.balance = to.balance.Add(amount) return nil } ソリューション 2: Channels for Synchronization // Use channels instead of mutexes type ChannelCounter struct { ch chan countOp } type countOp struct { delta int resp chan int } func NewChannelCounter() *ChannelCounter { c := &ChannelCounter{ ch: make(chan countOp), } go c.run() return c } func (c *ChannelCounter) run() { value := 0 for op := range c.ch { value += op.delta if op.resp != nil { op.resp <- value } } } func (c *ChannelCounter) Inc() { c.ch <- countOp{delta: 1} } func (c *ChannelCounter) Value() int { resp := make(chan int) c.ch <- countOp{resp: resp} return <-resp } 競争パターン タイトル:Graceful Shutdown type Server struct { server *http.Server shutdown chan struct{} done chan struct{} } func NewServer(addr string) *Server { return &Server{ server: &http.Server{ Addr: addr, }, shutdown: make(chan struct{}), done: make(chan struct{}), } } func (s *Server) Start() { go func() { defer close(s.done) if err := s.server.ListenAndServe(); err != nil && err != http.ErrServerClosed { log.Printf("Server error: %v", err) } }() // Wait for shutdown signal go func() { sigCh := make(chan os.Signal, 1) signal.Notify(sigCh, os.Interrupt, syscall.SIGTERM) select { case <-sigCh: case <-s.shutdown: } ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 10*time.Second) defer cancel() if err := s.server.Shutdown(ctx); err != nil { log.Printf("Shutdown error: %v", err) } }() } func (s *Server) Stop() { close(s.shutdown) <-s.done } パターン: Rate Limiting type RateLimiter struct { rate int bucket chan struct{} stop chan struct{} } func NewRateLimiter(rate int) *RateLimiter { rl := &RateLimiter{ rate: rate, bucket: make(chan struct{}, rate), stop: make(chan struct{}), } // Fill bucket for i := 0; i < rate; i++ { rl.bucket <- struct{}{} } // Refill bucket at given rate go func() { ticker := time.NewTicker(time.Second / time.Duration(rate)) defer ticker.Stop() for { select { case <-ticker.C: select { case rl.bucket <- struct{}{}: default: // bucket full } case <-rl.stop: return } } }() return rl } func (rl *RateLimiter) Allow() bool { select { case <-rl.bucket: return true default: return false } } func (rl *RateLimiter) Wait(ctx context.Context) error { select { case <-rl.bucket: return nil case <-ctx.Done(): return ctx.Err() } } パターン: Error Handling Pipeline // Pipeline stage with error handling type Stage func(context.Context, <-chan int) (<-chan int, <-chan error) // Compose stages func Pipeline(ctx context.Context, stages ...Stage) (<-chan int, <-chan error) { var ( dataOut = make(chan int) errOut = make(chan error) dataIn <-chan int errIn <-chan error ) // Start generator start := make(chan int) go func() { defer close(start) for i := 1; i <= 100; i++ { select { case start <- i: case <-ctx.Done(): return } } }() dataIn = start // Apply stages for _, stage := range stages { dataIn, errIn = stage(ctx, dataIn) // Collect errors go func(errors <-chan error) { for err := range errors { select { case errOut <- err: case <-ctx.Done(): return } } }(errIn) } // Final output go func() { defer close(dataOut) for val := range dataIn { select { case dataOut <- val: case <-ctx.Done(): return } } }() return dataOut, errOut } 実践Tips 常に長い操作のための文脈を使用する Don't spawn goroutines uncontrolled - use worker pools (コントロールされずにゴロチンを産むな) Channels to Mutexes for Coordination チャンネルを変換する sync/atomic for simple counters シンプルカウンター Run Test with -race Flag(レースの旗) 制限チャンネル ALWAYS THINK OF GRACEFUL SHUTDOWN 競合チェックリスト コンテキストが最初のパラメータとして通過 Goroutines can be stopped through context. Goroutines can be stopped through context. No Orphaned Goroutines (Leaks) トップページ Channel Closed by Sender チャンネル Mutexes locked in the same order 同じ順序でロックされた テスト パス with -race flag 「Graceful Shutdown」 Working Pool for Bulk Operations(バルク・オペレーション) 結論 Go での競争は単なる機能ではなく、言語の哲学です. goroutines, channels, and context を適切に使用すると、伝統的な マルチ トレード トラブルなしにエレガントな同時コードを書くことができます。 この記事では、「Clean Code in Go」シリーズを締めくくります。我々は機能から共通点への旅をカバーし、語学的Goコードを書くことのすべての重要な側面に触れています。 レース条件によって引き起こされたあなたの最悪の生産事故は何ですか? 同時にコードをテストする方法は何ですか? どんなパターンがあなたをゴロウチン漏洩から救ったのですか? コメントで戦争のストーリーを共有してください!
